機械制造工藝學課程設計-二級減速器中間軸齒輪機械加工工藝

1、各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設計圖紙 東華理工大學長江學院課程設計報告課程設計題目：制造根底綜合實踐 學生姓名：陳劍班 級：1230102專 業(yè)：機械工程及自動化指導教師：鮑廷義 2021年1月13日 目 錄第一章 零件的工藝特點及根本工藝過程§ 1.1工藝特點§ 1.2根本工藝過程第二章 零件圖樣分析§ 2.1零件的結構及組成§ 2.2零件的功用§ 2.3零件材料的分析§ 2.4零件的結構分析 § 2.5零件的工藝分析§ 2.6技術要求§ 2.7加工工藝性第三章 毛坯確實定§ 3.1 毛坯的選擇

2、7; 3.2 毛坯圖的設計第四章 基準的選擇§ 4.1 基準的分類§ 4.2定位基準的選擇第五章 加工工藝設計§ 5.1 加工階段的劃分§ 5.2 各加工階段的主要任務§ 5.3 加工順序的安排§ 5.4工藝設備的選擇 § 5.5加工工藝設計§ 5.6工藝路線的分析與比擬課程設計評分表第一章 零件的工藝特點及根本工藝過程§ 1.1工藝特點軸齒輪類零件的工藝特點首先是它的形面特征多及形狀復雜，加工難，基于零件的特征可以把它分為主特征：圓柱外表、齒輪加工等；輔助特征：鍵槽、軸肩、軸環(huán)等。另外，中間軸齒輪加工所

3、使用的機床多，材料及熱處理要求高、材料種類也較多。工藝特征：如尺寸精度、形位公差、外表質(zhì)量也要求較高。在機械加工中，零件加工方法多，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、設備狀況和技術條件，零件的形狀和輪廓尺寸等，從而針對加工的精度和技術要求，選擇不同加工方法。§ 1.2根本工藝過程中間軸齒輪機械加工工藝過程，主要從以下幾個方面分析1、毛坯下料-鋸床 2、粗車-車床 3、調(diào)質(zhì)處理提高齒輪軸的韌性和軸的剛度-箱式爐 4、精車-車床 5、銑鍵槽-銑床6、滾齒-滾齒機7、齒面淬火-高頻淬火機床8、磨齒-外圓磨床9、外圓軸承位置磨削-磨床10、檢驗成品第二章 零件圖樣分析 § 2.1零件的結構及組成 該零

4、件是由軸承，齒輪、軸肩 、鍵槽軸和軸環(huán)等組成。§ 2.2零件的功用本零件為各類減速器的中間軸齒輪及功用為支承轉動零件和承受扭矩或彎矩并與之軸上零件一起回轉，是傳遞動力和改變力的傳遞運動方向。§ 2.3零件材料的分析軸齒輪零件的選材一般為 45 號鋼, 牌號是 45, 45 為優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼,含 C0.420.50%、Mn0.500.80%、Si0.170.37% 45 鋼材料有如下特點： 1由于該零件結構特點和承受載荷的分析，應選擇45號鋼，它的硬度為HB200，抗拉強度 b 為640MPa，容易切削；淬火鋼的硬度達HRC5565，抗拉強度 b 達21002600MPa，它

5、的切削加工性就很好。 2由于該零件最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，宜采用調(diào)質(zhì)處理。3由于該零件主要用于制造強度較高的運動件，如拖拉機減速箱、發(fā)動機、重型載貨汽車以及各類減速器等。§ 2.4零件的結構分析 從零件圖上看，本零件為回轉體零件，結構比擬簡單，兩端是由直徑為24的軸承，左端軸承長為31，右端軸承為12.8，齒輪的厚度為3.77，全齒高為5.4，齒面5.6，軸環(huán)所在的圓柱直徑為44，長度為7.2，鍵槽為40X11.2，深度為4，所在的圓柱直徑為40長為46，其主要加工的面有24、40的外圓柱面及齒面和一個鍵槽，由于傳動與裝配的要求較高，對于24、40圓柱面有較高的

6、同軸度要求，對于24、36、40、44圓柱面及64齒面均有徑向圓跳動要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動要求。§ 2.5零件的工藝分析此軸是軸類零件中常見的，是動力機械中的主要零件之一，他的主要功能是傳遞運動和動力。在動力傳輸過程中，會產(chǎn)生較大的既受彎矩又承受轉矩工作是產(chǎn)生的應力多為變應力，所以失效多為疲勞損壞，因此軸的材料應具有足夠的疲勞強度、較小的應力集中敏感性和良好的加工性能。該零件材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS。45 號鋼是一般軸類零件常用的材料，經(jīng)過調(diào)質(zhì)可以得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合力學性能，重要外表經(jīng)過局部淬火后再回火，外

7、表硬度可以到達HRC4552。該齒輪軸由圓柱、階梯軸、內(nèi)孔、退刀槽、倒角、齒輪的傳遞動力的組成其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和外表粗糙度等要求IT7 IT8，還有一處同軸度要求和一處全跳動度要求。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。§ 2.6技術要求1.軸的內(nèi)圓與外圓的圓跳度不大于0.03。2.毛坯要經(jīng)過調(diào)至熱處理，提高力學性能。3.齒部外表要進行淬火處理，硬度為HRC45-48。4.軸承位置根據(jù)設計要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。5.調(diào)質(zhì)241-286HBS§ 2.7加工工藝性此零件的技術要求不高，用車床、銑床、滾齒機就可以加工出。精度要求一般是7級或8級，而且外表粗糙度的要求也

8、不是很高，零件較好加工第三章 毛坯確實定§ 3.1 毛坯的選擇毛坯的種類有主要有：型材、鑄件、鍛件和半成品四種。表3-1：毛坯的加工工藝工序名稱工序間余量/mm經(jīng)濟精度/m外表粗糙度/m工序根本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm毛坯67070粗車4h12Ra1432066半精車h10Ra2.510精車h864由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在70×186即可。§ 3.2 毛坯圖的設計毛坯鍛件圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設計的，經(jīng)查?機械加工工藝手冊? 、?機械零件工藝手冊?，再考慮到其所要加工的次數(shù)，知磨削余量，精車-粗車各余量,粗車余量可選用1mm，精車余量可選用。傳動軸

9、磨削余量可取。所以應選擇的毛坯尺寸為186×70mm。第四章 基準的選擇§ 4.1 基準的分類零件是由假設干外表組成的，各外表之間都有一定的尺寸和相互位置要求，然而基準又分為：1. 設計基準2. 工藝基準§ 4.2定位基準的選擇定位精準包括粗精準和精基準，選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基面。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯外表作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的外表作為定位基準，那么稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。粗基準的選擇:粗基準的選擇對工件主要考慮兩個方面的問題，一

10、是影響工件上加工上外表與不加工外表的相互位置，二是不加工外表的尺寸、位置均應符合圖樣要求。精基準的選擇:選擇精基準應要保證加工精度，并使零件裝夾方便，準確。在選用粗基準的時候，根據(jù)以上原那么，為了保證各柱面之間的位置精度，外圓柱面的車削磨削之前先加工出中心孔，為后繼工序提供可靠的定位基準，和選擇齒輪軸的左端面作為粗基準，因為他們是齒輪軸的設計基準，這樣能夠使加工遵循基準重合的原那么，同時以加工中心線定位可以加工多處外表，便于在不同的工序中都使用中心線定位，這也符合基準統(tǒng)一原那么。又因為齒輪軸的主要加工外表是齒輪面和外圓外表，同軸度也要求較高，所以是以齒輪軸的左端作為基準。該軸齒輪毛坯是熱軋圓鋼

11、。在一開始粗加工的時候，是選用車床加工外圓、三爪自定心卡盤進行夾緊定位的，然后用雙頂尖裝置進行夾緊加工，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準的。在選用精基準時，采用互為基準進行兩端的外圓進行加工，在鉆孔時采用基準統(tǒng)一原那么，加工孔時的工藝路線采用鉆擴鉸的加工路線，鏜油槽時采用齒輪端進行定位，在加工齒輪時可采用軸心和鍵槽定位。由于該傳動軸的幾個主要配合外表24、36圓柱面有較高的同軸度要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動要求，軸肩面對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。 第五章 加

12、工工藝設計§ 5.1 加工階段的劃分工件的加工質(zhì)量要求較高時，都應劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果加工精度和外表質(zhì)量要求特別高，那么還可增設光整加工和超精密加工階段。§ 5.2 各加工階段的主要任務1粗加工階段的任務是切除毛坯大局部余量，使毛坯接近成品的形狀和尺寸。2半精加工階段的任務是留下精加工余量后使主要外表到達一定的精度，為精加工做好準備并完成一些次要外表的加工。3精加工階段的任務是保證各主要外表到達規(guī)定的精度和外表粗糙度。4軸承位置根據(jù)設計要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。§ 5.3 加工順序的安排熱處理工序的安排： A.預備熱處

13、理的目的的改善工件的加工性能，消除剩余內(nèi)應力，改善金相組織，為最終熱處理做好準備，如正火、退火和調(diào)質(zhì)等。預備熱處理一般安排在粗加工前，但調(diào)質(zhì)常安排在粗加工后進行。B.消除剩余應力處理的目的是消除毛坯制造和切削加工過程中產(chǎn)生的剩余應力，如時效和退火。C.最終熱處理的目的是提高零件的力學性能如強度、硬度、耐磨性等，如調(diào)質(zhì)、淬火、回火以及各種外表處理，一般安排在精加工前。本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強度和韌性，故需要進行滲碳淬火回熾熱處理。輔助工序的安排：輔助工序包括檢驗、去毛刺、清洗、防銹等檢驗。除了工序中自檢外，還需在以下場合單獨安排檢驗工序：a.重要工

14、序前后；b.送往外車間加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在以下場合進行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序結束之后。此零件為配合件，配合部位的精度要求比擬高，為了到達圖紙的精度要求，應該安排磨削工序，來到達精度要求和提高外表性能。§ 5.4工藝設備的選擇 機床的選擇零件的加工精度和生產(chǎn)效率在很大程度上是由機床的使用性能決定的，在設計工藝規(guī)程時，主要是選機床種類及型號，選項擇時間參照相關手冊，產(chǎn)品樣品，遵循以下原那么： (1) 機床的加工尺寸范圍應與零件的外輪廓尺寸相適應； (2) 機床的精度應與工件的精度要求相適應； (3) 機床生產(chǎn)類型應與零件的生產(chǎn)類

15、型相適應。 (4)選擇刀具應結合現(xiàn)在有的實際情況。當在車間沒有相適應的機床設備時，就需要對已有的機床進行設備的改裝，使其成為專用機床。在此，應根據(jù)具體要加工的零件的要求提出設計任務書，包括：一些必要參數(shù)、精度要求，產(chǎn)品要求，產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益等。 零件齒輪軸需經(jīng)過車、鉆、鉸、滾齒等工序加工完成。根據(jù)我們學校現(xiàn)有的設備具體安排如下: a.粗車兩端面，各局部外圓面選用CA6140 普通車床 b.半精車、精車外圓輪廓，鉆、鏜、選用CK7150A 數(shù)控車床 c.齒輪加工選用滾齒機； CK7150A 數(shù)控車床 FANUC OI-TB 數(shù)控系統(tǒng) 最大回轉直徑500mm 主軸轉速302000r/min(無級

16、調(diào)速) X、Z 行程260×1100mm 刀盤裝刀數(shù)8 把 主軸電動機功率7.5KW 滾齒機YW3150 參數(shù)：最大工件直徑X 最大模數(shù)mm滾刀至工作臺最小中心距mm工作臺尺寸mm主軸轉速級數(shù)范圍轉 /min800X1050690945-280電機外形尺寸長X 寬X 高mm工作精度主電機總電容臺數(shù)等級粗糙度Ra73050X960X21505-6-7CA6140 普通車床 床身上最大工件回轉直徑:400MM 刀架上最大工件回轉直徑:210MM 最大棒料直徑:47MM 最大工件長度:750、1000、1500、2000 四種 最大加工長度：650、900、1400、1900 主軸轉速范圍

17、 正轉 101400 轉/分、24 級 反轉 14。51600 轉/分、12 級 進給量范圍 縱向 0.0286.33 毫米/轉，共64 級 橫向 0.0143.16 毫米/轉，共64 級 螺紋加工范圍 米制螺紋 P=1-192MM，44 種 英制螺紋 A=24 牙/IN，37 種 模數(shù)制螺紋 M=0.2548MM，39 種 徑直制螺紋 DP=196 牙/IN，37 種 主電動機 7.5KW，1450 轉/分 機床外形尺寸長×寬×高對于最大工件長度 1500MM 的機床為 3168mm×1000mm×1267mm 刀具的選擇 由于刀具材料的切削性能直接影

18、響著生產(chǎn)效率，工件的加工精度和外表質(zhì)量，所以正確選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個重要的局部.刀具應該具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性等，刀具的選擇取決于各工序的加工方法及所用機床的性能。 (1) 良好的切削性能 (2) 精度高 (3) 可靠新性高 (4) 用度高 (5) 斷屑及性能好 (6) 刀具的長度在滿足使用要求的前提下盡可能的短 (7) 同一把刀具屢次表入機床主軸錐孔時刀刃的位置應重復不變 綜上所述.該齒輪軸加工時應選用硬質(zhì)合金材料刀具YT15，CA6140 普通車床 上選用90°外圓車刀、45°端面車刀

19、，CK7150A 數(shù)控車床上選用72.5° 直頭外圓車刀、端面車刀、銑刀，滾齒機上選用袞齒刀等。量具的選擇 測量器具選擇是根據(jù)被測零件的數(shù)量、材質(zhì)特性、公差大小以及幾何形狀特點等。在確保測量精度的前提下,顧及測量工藝實施可能性和經(jīng)濟性來選擇量具和量儀。 測量器具的精度應該與被測零件的公差大小相適應。 被測零件的公差等級高,公差值小,那么選用的測量器具的精度要高一些,反之亦然。 具體結合輸出軸的的要求,應用到以下量具: 測量長度方向尺寸用游標卡尺,025 深度千分尺,2050，內(nèi)徑千分尺，通止規(guī)。GB1214-85卡尺：0125mm、0200mm。(0.1、0.05、0.02mm)三種

20、。夾具的選擇 合理地選擇夾具,能夠保證加工精度,提高生產(chǎn)率,減輕工人的勞動強度. 應考慮: A、是否可用機床備有的各種通用夾具和附件。 B、生產(chǎn)類型。 C、夾具應盡量敞開。 D、自動換刀具和換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干預。 該輸出軸為中大批量生產(chǎn)對同軸度的要求很高，應以專用夾具為主，該零件為回轉零件選用雙頂尖裝置，即可滿足加工要求。§ 5.5加工工藝設計該零件是批量生產(chǎn)，可以采用機床配以專用夾具，工序以分散為主，某些工序可以適當集中應劃分加工階段，將粗加工和精加工分開；刀具和量具的選擇可以專用的與適用的相結合，根據(jù)以上分析，初步擬訂的工藝路線方案如下：1、毛坯鍛造并正火160-2

21、00HB，2、兩端同時銑端面鉆中心孔，3、粗車左端外圓，4、 粗車右端外圓，5、倒角，6、粗車檢驗，7、精車長頭，8、精車短頭9、銑鍵槽，10齒坯檢驗，11、滾齒，12、倒棱去毛刺，13、剃齒，14、熱前檢驗，15、熱處理，16、研磨中心孔，19、磨外圓端面，20、珩齒，21、成品檢驗，22、清洗、封油、包裝、入庫。綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工外表所要到達的粗糙度，選擇如下機床：普通車床：CA6140外圓磨床：M1432A端面銑床：GL2-X336滾齒機：YM3608§ 5.6工藝路線的分析與比擬方案一：工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車、精車毛坯外圓至70mm,長度為186。粗車、半精車、精車外圓至64mm，長度為65 mm。倒角C1。工序三 換頭夾緊、粗車、半精車、精車B端面，鉆中心孔。工序四 粗車、半精車、精車外圓44. 粗車、半精車、精車外圓40至36mm， 倒角C1.粗車、半精車、精車外圓至24mm，長度為12.8mm。倒角C1。工序五 檢驗。工序六 洗鍵槽。工序七 齒輪加工。工序九 磨削處理，A、B端面各磨削0.2至規(guī)定長度尺寸182mm。磨削兩端24至規(guī)定尺寸。方案二： 工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車毛坯外圓至70mm,長度為18